基于MAX2769的軟件GPS接收機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)
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MAX2769內(nèi)置了配置寄存器，許多配置可以通過(guò)串行輸入端口對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行設(shè)置。
GPS天線分為有源天線和無(wú)源天線，具體使用哪一種，要根據(jù)不同的應(yīng)用情況決定。MAX2769提供兩種方案，并且能夠自動(dòng)檢測(cè)天線的電流消耗來(lái)切換LNA1和LNA2，當(dāng)插入靈敏度較高的有源天線時(shí)，能夠自動(dòng)替代無(wú)源天線的應(yīng)用。在實(shí)際使用中，建議設(shè)計(jì)人員將外部天線接到LNA2，內(nèi)部天線接到LNA1，這樣可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。
使用無(wú)源天線時(shí)，GPS天線通過(guò)BNC接頭，先通過(guò)一個(gè)交流耦合電容C0接入管腳LNA1，默認(rèn)模式下，偏置電流設(shè)置為4 mA，典型的噪聲系數(shù)為0.83 dB, IP3為-1.1 dBm。
信號(hào)經(jīng)再次濾波后，輸入混頻器，MAX2769包括一個(gè)正交混頻器，可以輸出低中頻或零中頻I和Q信號(hào)。正交混頻器需要低端LO注入才能將內(nèi)阻匹配到50 Ω，LNA的輸出和正交混頻器的輸入設(shè)計(jì)在芯片外部，以方便聲表面波濾波器的使用。
MAX2769集成了基帶可編程增益放大器(PGA)，其增益可以通過(guò)設(shè)置寄存器的0001地址的GAININ來(lái)更改，設(shè)置GAINREF可以更改自動(dòng)增益控制（AGC）模式。
MAX2769提供了一個(gè)控制回路自動(dòng)調(diào)節(jié)PGA的增益，提供給ADC一個(gè)輸入功率最匹配的轉(zhuǎn)換器并有理想的數(shù)據(jù)精度。
MAX2769的基帶濾波器可以設(shè)置成低通或復(fù)雜的帶通濾波器，通帶3 dB帶寬可選擇為2.5 MHz、4.2 MHz、8 MHz或18 MHz（只用作低通濾波器），當(dāng)0000地址的FCENX位設(shè)置為1時(shí)，低通濾波器變?yōu)閹V波器，其中心頻率可以由FCEN位來(lái)設(shè)置。
MAX2769集成了一個(gè)20位?撞-?駐N分頻合成器,允許設(shè)備以±40 Hz的精度對(duì)所需的VCO頻率進(jìn)行調(diào)節(jié),范圍從8 MHz~44 MHz。
PLL回路濾波器是合成器的唯一的外部模塊,其典型結(jié)構(gòu)為一個(gè)C-R-C網(wǎng)絡(luò)。
MAX2769提供了一個(gè)芯片內(nèi)部晶振,使用時(shí)需要一個(gè)并行晶振，建議晶振和交流耦合電容一同使用來(lái)調(diào)節(jié)晶振頻率的中心。
MAX2769提供了參考時(shí)鐘輸出,可以通過(guò)調(diào)整PLL配置寄存器的REFDIV來(lái)調(diào)整[4]。
MAX2769的ADC的最高頻率可以達(dá)到50 MHz。輸出端口有2組，可以通過(guò)設(shè)置寄存器IQEN數(shù)據(jù)位來(lái)更改輸出端口，默認(rèn)設(shè)置為只使用I口輸出，默認(rèn)數(shù)據(jù)位為2位。
MAX2769同時(shí)提供了低功耗模式,在這種情況下,總電流消耗可降到10 mA，總噪聲級(jí)聯(lián)系數(shù)可以提高到3.8 dB。
MAX2769提供了115 dB的總增益,捕獲靈敏度達(dá)-143 dB，跟蹤靈敏度達(dá)-154 dB[5]。
4 USB輸出擴(kuò)展
USB是新型的接口技術(shù)，它使用方便、速度快、連接靈活、獨(dú)立供電，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、游戲手柄、掃描儀、Modem、數(shù)碼攝像機(jī)、網(wǎng)卡、Hub和顯示器中。
USB接口的GPS L1軟件接收機(jī)把前端放大器、天線和USB口轉(zhuǎn)換芯片集成在一起，通過(guò)一段1 m～1.5 m的線纜連接到USB口。USB接口既可以傳遞GPS定位信息，也可以向模塊供電。這種設(shè)計(jì)非常適合筆記本電腦和車(chē)輛導(dǎo)航。在車(chē)輛導(dǎo)航時(shí)，USB接收機(jī)可以放到車(chē)外并吸附到車(chē)頂上，最大限度地接收衛(wèi)星信號(hào)。
MAX2769的USB輸出擴(kuò)展原理圖如圖4所示，衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)LNA1進(jìn)入混頻器，然后經(jīng)過(guò)ADC進(jìn)行數(shù)字化，接著通過(guò)計(jì)數(shù)器和USB接口控制器，控制器的參考晶振為24 MHz，SPI用來(lái)對(duì)MAX2769的寄存器進(jìn)行設(shè)置。衛(wèi)星數(shù)據(jù)由USB協(xié)議傳輸給PC機(jī)，通過(guò)PC主機(jī)軟件執(zhí)行所有基帶功能，可以將定位信息顯示在PC上。當(dāng)然，也可以通過(guò)DSP、FPGA、ARM等進(jìn)行軟件解算。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/157014.htm
MAX2769集成度高、簡(jiǎn)單易用，為軟件GPS接收機(jī)前端放大器的設(shè)計(jì)提供了方便，其參數(shù)可調(diào)的特性可以提供寬范圍的輸出，MAX2769成本低、通用性強(qiáng)、性能高、體積小的特性，將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)軟件GNSS接收機(jī)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] JULIEN O, ZHENG Bo, DONG Lei, et al. A complete software-based IF GNSS signal generator for software receiver development. Department of Geometrics Engineering, university of Calgary, ION GNSS 2004,Sept.21-24. Long Beach, CA.
[2] BORRE K. A software-defined GPS and galileo receiver: single-frequency approach. Aalborg University, Dennis Akos, University of Colorado.
[3] Maxin Universal GPS Receiver, Max2769 chip data sheet
[4] WEBER D.筆記本電腦借助GPS RF前端實(shí)現(xiàn)軟件基帶處理[J].電子技術(shù)應(yīng)用, 2008，34(1):5-8.
[5] WEBER D. Universal GPS receiver lets you use a laptop PC for soft baseband processing, Roger, Maxim application notes,2008,9(5).
評(píng)論